Monodehydroascorbate reductase (MDHAR)는 활성산소종 제거에 중요한 효소이다. 본 연구에서는 MDHAR 유전자를 현사시나무(Populus alba ${\times}$ P. glandulosa)에서 분리하여 이를 PagMDHAR1이라 명명하고 유전자의 구조와 발현특성을 조사 하였다. PagMDHAR1 유전자는 434개의 아미노산으로 구성된 단백질을 암호화하며 3개의 FAD/NAD(P)H 결합 영역이 보존되어 있다. PagMDHAR1은 현사시나무의 염색체에 1 ~ 2 copy가 존재하며, 배양세포와 꽃에서 높게 발현하였다. 현탁배양세포의 생장주기에서는 유도기와 초기 지수생장기에서 높게 발현하였다. 또한 PagMDHAR1은 건조와 염, 저온, 상처 및 ABA 처리에 의해서 발현이 증가하는 것으로 나타났다. 따라서 PagMDHAR1은 ABA를 경유한 신호전달경로를 따라 다양한 스트레스에 반응하며, PagMDHAR1의 기능이 활성산소종에 의해 유도되는 산화 스트레스 방어기작에서 중요한 역할을 할 뿐만 아니라 스트레스 내성에도 기여할 것으로 생각된다. 이는 향후 PagMDHAR1 형질전환 식물체 생산 등 생명공학적 기술을 이용한 유전자 기능에 대한 연구를 비롯하여 신기능성 임목의 개발에 활용 가능할 것으로 기대된다.
옥신은 식물의 생장과 발달 과정에서 중요한 조절자로서 기능한다. 옥신 신호전달 과정은 3개의 주요 옥신 반응 전사인자인 Auxin/indole-3-acetic acid (Aux/IAA), Gretchen Hagen 3 (GH3), 그리고 small auxin up RNA (SAUR) 유전자에 의해 조절된다. 특히, Aux/IAA는 옥신 신호에 반응하여 빠르게 축적되는 수명이 짧은 핵 단백질이다. 이 실험에서 우리는 현사시 나무(Populus alba ${\times}$ P. glandulosa)로 부터 PagAux/IAA1 유전자를 분리하고 발현 특성을 분석하였다. PagAux/IAA1 cDNA는 4개의 보존된 도메인과 2개의 nuclear localization sequence (NLS)을 포함한 200개의 아미노산을 암호화하고 있다. Southern blot 분석으로 현사시나무 genome에 PagAux/IAA1 유전자가 single copy로 존재하는 것을 확인하였다. PagAux/IAA1 유전자는 잎과 꽃에서 특이적으로 발현되었다. 그리고 PagAux/IAA1 유전자는 현탁배양세포의 생장 과정에서 초기 지수생장기에 발현되었다. PagAux/IAA1 유전자의 발현을 분석한 결과, 건조와 염 스트레스 및 식물호르몬인 ABA 처리에 의해 발현이 감소된 반면 저온 스트레스, 형성층의 세포 분열 과정 그리고 식물호르몬인 GA와 JA 처리에서 발현이 증가하였다. 따라서 PagAux/IAA1 유전자가 현사시나무에서 저온 스트레스 반응뿐 아니라 생장 과정에 관여할 것으로 판단된다.
P. alba x glandulosa의 생장은 산록부에서는 양호하나 산정부로 올라갈수록 생장이 떨어지는 원인을 구명코자 생장과 토양 인자간의 상관관계를 조사하였다. 1. 각조림지는 연평균생장량으로 산정부는 수고 0.7m 인데 비하여 산록부는 1.29m 로서 184$\%$나 생장이 빠르고 직경생장에도 218$\%$나 빠르다. 또한 산록부에서 산정까지의 사거리가 길수록 산복까지 생장이 비슷하여 생장의 감소율이 완만하고 사거리가 짧을수록 생장의 감소율이 급격하여 산록부에만 생장이 좋고 그위는 불량하다. 2. 토양함수율과 수고 및 직경과의 상관계수는 각각 r=0.76, r=0.71로서 높은 상관관계를 나타내고 또한 토심과 수고(r=0.65) 및 직경(r=0.79)과도 높은 상관관계를 나타내며 경사도와 생장은 부의 상관을 나타내고 있다. 이와같이 이들 세인자가 생장에 가장 영향을 많이 주는 것으로 생각되며 대체로 산록부는 토심이 깊고 경사가 완만하여 토양수분이 높았다. 3. 유기질과 전질소도 수고 및 직경생장과 각각 상관관계가 있으며 5$\%$의 유의성이 있었고 산록부에 유기질과 전질소의 함량이 높았다. 4. 가리와 수고생장고, 칼슘 및 토양산도는 직격생장과 각각 상관관계가 있으며 이들 요인들은 생장에 어느정도 영향을 주는 것으로 사료되며 5. 그러나 유효인산, 마그네슘, 망강은 생장과 상관관계가 없었다.
Kwon, Soon-Ho;Kwon, Hye-Kyoung;Kim, Wook;Noh, Eun Woon;Kwon, Mi;Choi, Young Im
Journal of Plant Biotechnology
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제41권1호
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pp.26-32
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2014
Recent genome annotation revealed that Populus trichocarpa contains 81 glutathione S-transferase (GST) genes. GST genes play important and varying roles in plants, including conferring tolerance to various abiotic stresses. Little information is available on the relationship - if any - between drought/salt stresses and GSTs in woody plants. In this study, we screened the PatgGST genes in hybrid poplar (Populus alba ${\times}$ Populus tremula var. glandulosa) that were predicted to confer drought tolerance based on our expression analysis of all members of the poplar GST superfamily following exposure to salt (NaCl) and drought (PEG) stresses, respectively. Exposure to the salt stress resulted in the induction of eight PatgGST genes and down-regulation of one PatgGST gene, and the level of induction/repression was different in leaf and stem tissues. In contrast, 16 PatgGST genes were induced following exposure to the drought (PEG) stress, and two were down-regulated. Taken together, we identified seven PatgGSTs (PatgGSTU15, PatgGSTU18, PatgGSTU22, PatgGSTU27, PatgGSTU46, PatgGSTU51 and PatgGSTU52) as putative drought tolerance genes based on their induction by both salt and drought stresses.
To investigate the delignification behaviour in solvolysis pulping process, Populus alba ${\times}$ glandulosa H. and Pinus Kuraiensis S. et Z. were cooked with p-cresol and vater solvent(2:8, 5:5, 8:2 v/v) at $175^{\circ}C$ for 9 cooking time levels(20, 40, 60, 80, 100, 120, 140, 160, 180, min). Pulp yield, residual lignin content, de lignification rate, decarborhydration rate were determined. Delignification behaviours were analyzed by TEM. 1. The p-cresol-water solvent cooking of P. alba ${\times}$ glandulosa showed good delignification at the solvent system which the mixture ratio of p-cresol and water were 2:8(v/v), while the cooking of P. koraiensis with the p-cresol and water mixture ratio of 5:5 was no good. 2. P. alba ${\times}$ glandulosa showed three step-delignification phenomena at the solvent system which the mixture ratio of p-cresol and water were 2:8(v/v) anti 5:5(v/v). But P. koraiensis showed a first order delignification reaction at the same mixture ratio of p-cresol and water solvent system. 3. In TEM micrograph obtained for the solvent system which the mixture ratio of p-cresol and water was 5:5(v/v), the partial delignification of the cell corner of P. alba ${\times}$ glandulosa and P. koraiensis were observed at 60min. of cooking time. Complete delignification at the cell corner of P. alba ${\times}$ glandulosa was observed at 160min. and that of P. koraiensis was observed of 180min. of cooking time. 4. In optical microscopic observation, fiber separation of P. alba ${\times}$ glandulosa occured at 120min. and that of P. koraiensis began at 140min. of cooking time. 5. At the solvent system which the mixture ratio of p-cresol and water was 5:5(v/v), middle layer on secondary wall($S_2$) and cell corner of P. alba ${\times}$ glandulosa were more selectively delignified than primary wall(P) and outer layer on secondary wall($S_1$). However P. koraiensis did not showed any difference in delignification between cell wall layers and cell corner.
신품종 포플러류의 식재(10,000본/ha) 당년생일 때 직경, 수고, 재적$(D^2H)$등 몇가지 조사특성에 의한 biomass 생산량과 생산량 추정식을 유도한 결과를 요약하면 다음과 같다. 1. 현사시의 평균 건물 생산량은 줄기 2.86, 가지 0.41, 잎 0.70, 전체가 3.97t/ha이었으며 건중량 대 생중량의 비는 줄기 0.47, 가지 0.36, 잎 0.31, 전체가 0.41로 나타났다. 양황철나무의 경우 평균 건물생산량은 줄기 1.48, 가지 0.54, 잎 0.71, 전체가 2.73t/ha이었으며 건중량 대 생중량의 비는 줄기 0.42, 가지 0.37, 잎 0.28, 전체가 0.36이었다. 2. Biomass 생산량(건중량 및 생산량) 추정은 현사시의 경우 직경만으로 비교적 정확히 추정할 수 있었지만 양황철나무의 경우 직경 식재 당년생에서는 어느 특성으로도 추정이 어려울 것으로 생각된다. 3. Biomass 생산량(건중량) 분포비율은 현사시의 경우 줄기, 가지, 잎이 각각 73, 10, 17$\%$로 나타났으며 양황철나무는 줄기, 가지, 잎이 각각 54, 20, 26$\%$로 나타나 줄기 건중량에 의한 가지, 잎, 전체 건중량을 추정할 수 있었다.
Populus alba${\times}$glandulosa $F_1$의 생장(生長)이 우량(優良)한 15개체(個體)를 선발(選拔)하고 이들을 증식(增殖)하여 이루워진 삽목발근율(揷木發根率)을 구명(究明)하기 위하여 1970년부터 1975년까지 6년간(年間) 포지(圃地)에서 삽목활착율(揷木活着率)을 조사(調査)하는 동시(同時)에 이를 뒷받침하기 위하여 Incubator 내(內)에서의 clone간(間)에 삽목발근율(揷木發根率)과 공중취목(空中取木)에 의한 clone간(間)의 발근능력(發根能力)을 조사(調査)하였으며 또한 삽목상(揷木床)의 온도(溫度)를 $10^{\circ}C$, $15^{\circ}C$, $20^{\circ}C$, $25^{\circ}C$, $30^{\circ}C$로 하였을때 삽목발근력(揷木發根力)을 조사(調査)한바 다음과 같은 그 결과(結果)를 얻었다. 1. 삽목발근율(揷木發根率)이 가장 높은 clone은 65-22-4, 65-22-11으로서 6년간(年間)의 평균삽목발근율(平均揷木發根率)은 각각(各各) 76.7%와 72.9%이였으며 삽목발근율(揷木發根率)이 가장 낮은 clone은 66-6-8로서 발근율(發根率)이 45.8%이였고 2. 선발개체중(選拔個體中) 66-14-29, 66-14-93, 66-25-5, 67-6-3등(等)은 삽목발근율(揷木發根率)이 평균(平均) 60~69%로서 발근력(發根力)이 중간정도(中間程度)이였다. 3. 포지(圃地)의 삽본발근율(揷本發根率)과 Incubator 및 공중취목(空中取木)에서 얻은 clone간(間)의 발근능력(發根能力)은 몇 clone을 제외(除外)하고는 거의 같은 결과(結果)를 나타내었다. 4. P. alba${\times}$glandulosa $F_1$의 삽목(揷木)에 있어서 삽목상(揷木床)의 온도(溫度) $20^{\circ}C$일때 가장 삽목발근율(揷木發根率)이 높았으며 발근최적온도(發根最適溫度)로 인정(認定)되었다. 5. 삽수부위별(揷穗部位別)로 뿌리발근율(發根率)을 보면 뿌리의 78.5%가 삽수(揷穗)의 하단부(下端部)에서 발생(發生)하였다. 6. 삽수(揷穗)의 근(根)은 부정근(不定根)과 calluse근(根)이 있다.
The modified supercritical water treatment method is adopted for hydrolysis of wood powder, Populus alba$\times$glandulosa. This modified method is containing 0.05% HCl or $HNO_3$ as acid catalyst. The supercritical water treatment(SCW) was performed for 1 min. with $350^{\circ}C$, $380^{\circ}C$, $400^{\circ}C$ and $425^{\circ}C$, respectively, under 230 $\pm$ 10 atm using continuous flow system. When acid was added to powder prepared for SCW treatment, the yields of monomeric sugars were significantly increased. The lignin remained after supercritical treatment was applied to gel permeation chromatography(GPC) for molecular weight distribution analysis. Compared to the lignin produced from SCW treatment without acid catalyst, the average molecular weight of lignin compounds treated with acid was clearly decreased. Particularly, Mn/Mw ratio is decreased. This result shows supercritical water treatment of wood powder can change the molecular weight of lignin to small size. However, it is necessary to be further studied for exactly characterizing the lignin produced from supercritical water treatment.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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